CN112191685A - 一种卧式九辊钢带轧齿机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式九辊钢带轧齿机，涉及轧钢机械设备技术领域，包括压花辊以及水平对称设置于压花辊的两工作辊和两支撑辊，压花辊与工作辊二者外廓紧密配合，工作辊与支撑辊二者外廓紧密配合；支撑辊主动传动扭矩至工作辊，并由工作辊传动扭矩至压花辊，钢带通过工作辊与压花辊之间的通道，由工作辊转动挤压钢带至压花辊表面，以实现对钢带的轧齿。本发明在总结两辊轧机和三辊轧机的优缺点的基础上，采用九辊轧机，整个九辊轧齿机具有极高的轴刚性，重视硬度，轴径小，轧制力小，工装状态下不会出现额定限度以外的轴弯曲，轧制出来的带材厚度和均匀性好，保证了加工出的带材表面质量，从而使得整机具有更高的精度。

Description

一种卧式九辊钢带轧齿机

技术领域

本发明涉及轧钢机械设备技术领域，更具体地说，它涉及一种卧式九辊钢带轧齿机。

背景技术

在焊接内齿管的整个加工过程中，钢带轧齿属于核心技术，也是难点所在。传统钢带压齿用的是仿照两辊轧机设计的两辊轧齿机，和仿照传统三辊轧机结构基础上设计的三辊轧齿机。但是传统的钢带轧齿方式存在一定的缺点：两辊轧机缺点是同种轴径下轧辊刚性不足，导致轧齿时轴拱起，造成带材横向厚度不均以及带材走S形，严重时甚至导致轧辊轴断裂。

三辊轧齿机弥补了两辊轧机的缺点，通过左右对称布置的光辊挤压绕在压花模具上的钢带，压花辊处于受力平衡状态，可以使用较细的轧辊轴。压力的增加通过增加两侧光辊的轴径来弥补，相同造价和运行成本下，带材质量和能加工的范围(可加工带材宽度增加，材料种类增加，能加工较硬金属)。但三辊轧机也存在缺点：1、材料限制，光辊需要较硬的表面和高韧性、高刚性的整体，满足这种要求的材料很少且昂贵。通常采用的解决方案是表面喷涂硬质涂层、便面淬火等方法，成本不高但运行维护麻烦。也有采用表面热套硬质合金的方法。2、原理限制。任何材料在较大压力都会发生轻微变形，理论上光管通过钢带挤压压花辊是线接触，接触面积可以忽略不计。实际上接触点因为轧辊和带材的变形，接触面变为面接触，且压力越大，变形越严重，接触面积也就越大。而相同条件下，轧辊承受的力等于材料的屈服强度乘以接触面积。不断增加光辊直径会造成需要的下压力越来越大，对于轧机两侧的轴承负荷极大。甚至当材料硬度达到某一值时，轧辊直径增加提供的轧制力等于或小于材料变形增加的抵抗力增加光辊直径起不到作用。而为了解决上述问题，需要使用小直径和硬度(整体硬度而非表面硬度)极高的光辊。

因此，基于上述问题，在这里提出一种能提高轧齿质量和精度，并能使得轧齿钢带直线度和厚度更加均匀的卧式九辊钢带轧齿机。

发明内容

针对实际运用中这一问题，本发明目的在于提出一种卧式九辊钢带轧齿机，具体方案如下：

一种卧式九辊钢带轧齿机，包括压花辊以及水平对称设置于所述压花辊两侧的两工作辊和两支撑辊，所述压花辊与所述工作辊二者外廓紧密配合，所述工作辊与所述支撑辊二者外廓紧密配合；

所述支撑辊主动传动扭矩至所述工作辊，并由所述工作辊传动扭矩至压花辊，所述钢带通过所述工作辊与所述压花辊之间的通道，由所述工作辊转动挤压所述钢带至所述压花辊表面，以实现对所述钢带的轧齿。

进一步的，还包括关于所述压花辊对称的两组限位辊，每组所述限位辊包括两个，每两个所述限位辊竖直对称设置于所述工作辊的两侧。

进一步的，所述工作辊处于浮动状态，且每个所述工作辊均通过一个所述支撑辊、一个所述压花辊和两个所述限位辊限制位置。

进一步的，所述工作辊采用表面镜面处理的硬质材料。

进一步的，还包括机架、动力输入装置与支撑轧辊轴承座，所述支撑轧辊轴承座、所述压花辊、所述工作辊、所述支撑辊与所述限位辊均设置于所述机架上，所述支撑辊转动安装于所述支撑轧辊轴承座上，所述动力输入装置设置于所述支撑辊的一端并用于驱动所述支撑辊。

进一步的，所述动力输入装置包括驱动电机、双输出减速机与动力输出联轴器，所述驱动电机的输出端传动连接有双输出减速机，所述双输出减速机的输出端传动连接有两个所述动力输出联轴器，两个所述动力输出联轴器分别与所述支撑辊传动连接。

进一步的，每个所述限位辊上远离所述工作辊的一侧均设置有楔形调节块。

进一步的，所述支撑辊与所述机架之间设置有楔形下压块。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)通过设置小直径工作辊和大直径的支撑辊，使得整个轧齿机具有极高的轴刚性，工装状态下不会出现额定限度以外的轴弯曲；

(2)通过设置极高的工作辊表面硬度，较高的表面硬度一方面可以提高使用寿命，缩小维护频率，同时高硬度能够长时间保持镜面表面，使加工出的带材表面质量极高；

(3)本发明中的轧齿机，由于工作辊的直径减小，只需提供较小的工作轧制力，同种条件下，由于轧制压力小，可以减少轧辊变形和轴承载荷，以减少轧机中最常损坏的轴承和轧辊的损坏几率，延长轧齿机的使用寿命，减少企业生产成本，提高经济效益；

(4)本发明能使用小直径的轧齿模具，结构简单，体积小，制造成本低，减少了模具成本，并且可以长时间保持表面粗糙，保证了轧齿钢带的表面质量。

附图说明

图1为本发明的实施例中九个辊轴的整体示意图；

图2为本发明中辊轴与机架的安装示意图；

图3为本发明的整体俯视图；

图4为本发明中辊轴的俯视图；

图5为本发明图4中的A-A剖视图；

图6为本发明中辊轴安装的立体结构示意图；

图7为本发明中辊轴立体结构示意图中的一个方向下的局部剖视图；

图8为本发明中辊轴立体结构示意图中的另一方向下的局部剖视图。

附图标记：1、压花辊；2、工作辊；3、支撑辊；4、限位辊；5、机架；6、动力输入装置；61、驱动电机；62、双输出减速机；63、动力输出联轴器；7、支撑轧辊轴承座；71、安装座；72、第一轴承；73、楔形调节块；8、楔形下压块；9、保持辊座；91、底座；92、支撑架；93、第二轴承；94、轴芯。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1-2所示，一种卧式九辊钢带轧齿机，包括机架5，以及设置于机架5内中心位置的压花辊1、沿着水平方向对称设置于压花辊1的两工作辊2和两支撑辊3，压花辊1与工作辊2二者外廓紧密配合，工作辊2与支撑辊3二者外廓紧密配合。

在本实施例中，工作辊2设为浮动状态，因此在工作辊2上设置有限位辊4，即本申请轧齿机还包括关于压花辊1对称的两组限位辊4，每组限位辊4包括两个，每两个限位辊4竖直对称设置于工作辊2的两侧，限位辊4与工作辊2的外廓紧密配合，限位辊4用于限制工作辊2的位置。这样，每个工作辊2均通过一个支撑辊3、一个压花辊1和两个限位辊4限制位置。

其中，工作辊2的直径采用小直径辊，支撑辊3采用大直径辊，支撑辊3的直径大于工作辊2。另外，工作辊2采用表面镜面处理的硬质材料。优选的可采用硬质合金、金属陶瓷等材料。

由于工作辊2直径小，硬度高，不再适合加工轴肩也不适合搭配轴承固定位置，因此使用上下两个限位辊4对工作辊2进行位置限制，整个工作辊2处于四个轧辊挤压限制状态，但工作辊2本身不设置任何固定结构。

工作时，支撑辊3主动传动，通过摩擦力将扭矩输入至工作辊2，两边工作辊2同向转动，驱动钢带前进，由工作辊2传动扭矩至压花辊1，钢带通过工作辊2与压花辊1之间的通道，过程中，工作辊2一侧将钢带挤压向压花辊1表面，将压花辊1上的模具花纹印在钢带上，以实现对钢带的轧齿，另一侧紧靠支撑辊3，由于支撑辊3是使用较粗的轴径，以便能承载更强的轧制力，保证工作时不会出现允许范围以外的弯曲和变形。

本申请中的轧齿机还包括动力输入装置6与支撑轧辊轴承座7，如图2-3所示，支撑辊3转动安装于支撑轧辊轴承座7上，动力输入装置6设置于支撑辊3的一端并用于驱动支撑辊3。

具体地，在一个可能的实施例中，支撑轧辊轴承座7包括安装座71与第一轴承72，每个支撑辊3对应一个安装座71，故安装座71同样设有两个，两个安装座71分别对称安装于机架5内，支撑辊3安装于安装座71内，并通过第一轴承72与安装座71转动连接。

支撑辊3的一端设有动力输入装置6，动力输入装置6安装于机架5外，用于驱动支撑辊3转动。

具体地，在一个可能的实施例中，动力输入装置6包括驱动电机61、双输出减速机62与动力输出联轴器63，驱动电机61的输出端传动连接有双输出减速机62，双输出减速机62的两个输出端分别传动连接有一个联轴器，两个动力输出联轴器63分别与两个支撑辊3传动连接。这样，驱动电机61工作，通过双输出减速机62传动至动力输出联轴器63，动力输出联轴器63转动，带动支撑辊3转动，以实现对整个轧齿机的动力输入。

此外，支撑辊3与机架5之间设置有楔形下压块8。楔形下压块8的推入或拔出能调节工作辊2与压花辊1之间的间隙，从而控制轧齿深度。

由于压花辊1双侧受力，处于受力平衡状态，因此压花辊轴可选用小直径轴，相应的，压花模具也就可以使用小直径模具，这降低了运行过程中的生产成本。

本发明中除提供支撑辊3的安装和传动结构外，本申请还提供了工作辊2和限位辊4安装结构的一种实施例。

如图4-8所示，轧齿机还包括保持辊座9，保持辊座9设置有两个，两个保持辊座9分别位于支撑辊3与压花辊1之间，一个保持辊座9用于限制一组限位辊4，即一组里面的两个限位辊4均对称安装于保持辊座9上，工作辊2转动同样位于保持辊座9内并位于两个限位辊4之间。保持辊座9包括底座91、支撑架92、第二轴承93与轴芯94，底座91上安装支撑架92，支撑架92内设置有第二轴承93与轴芯94，轴芯94通过第二轴承93与支撑架92转动连接，轴芯94穿在一排第二轴承93上，轴芯94可自由滚动但左右不能移动。

每个限位辊4上远离工作辊2的一侧均设置有楔形调节块73。楔形调节块73下压，能微量调节两限位辊4之间的间隙，用以补偿工作辊2磨损后直径的变化，保证了工作辊2长时间使用后外径磨损后仍能实现精确地位置限制，运行中不会出现摆动。

本发明的具体实施原理为：工作时，动力输入装置6驱动两个支撑辊3同时转动，支撑辊3通过摩擦力将扭矩输入工作辊2，两边工作辊2同向转动，钢带穿过工作辊2与压花辊1之间的通道，工作辊2将钢带向压花辊1上挤压，使得压花辊1上的模具花纹印在钢带上，以完成钢带的轧齿，解决了三辊轧齿机因为光辊轴径增加造成的轧制需求增加问题，可以使用小直径轧辊轧制宽钢带和金属带材，同时解决了轧辊材料问题，解决了传统轧机光辊要求表面硬度高，整轴韧性好，刚性组，导致实际应用受到材料限制，只能在别的方面做出让步，而导致使用时在成本、寿命或者轧齿效果等某一方面不如意的问题。

并且，由于工作辊2的另一侧靠在支撑辊3上，抵消轧齿过程中轧制力造成的弯曲，相当于将三辊轧齿机上的光辊功能分开到工作辊2和支撑辊3上，由于支撑辊3不直接参与轧齿，因此在选材上，支撑辊3可以使用较粗直径的辊轴，保证轴刚性，且支撑辊3不需要考虑硬度问题，可以把选材重点放在韧性和刚性上，提高了整体性能。

本申请中的轧齿机主要用于各类轧齿钢带的表面压花，在总结两辊轧齿机和三辊轧齿机的优缺点，结合实际使用中出现的情况，通过对轧辊辊系重新排布并优化整机设计弥补现有轧齿机的劣势，相对于传统的两辊、三辊轧齿机，整机具有更高的精度，轧制出来的带材直线度和厚度均匀性更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，包括压花辊(1)以及水平对称设置于所述压花辊(1)两侧的两工作辊(2)和两支撑辊(3)，所述压花辊(1)与所述工作辊(2)二者外廓紧密配合，所述工作辊(2)与所述支撑辊(3)二者外廓紧密配合；

所述支撑辊(3)主动传动扭矩至所述工作辊(2)，并由所述工作辊(2)传动扭矩至压花辊(1)，所述钢带通过所述工作辊(2)与所述压花辊(1)之间的通道，由所述工作辊(2)转动挤压所述钢带至所述压花辊(1)表面，以实现对所述钢带的轧齿。

2.根据权利要求1所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，还包括关于所述压花辊(1)对称的两组限位辊(4)，每组所述限位辊(4)包括两个，每两个所述限位辊(4)竖直对称设置于所述工作辊(2)的两侧。

3.根据权利要求2所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，所述工作辊(2)处于浮动状态，且每个所述工作辊(2)均通过一个所述支撑辊(3)、一个所述压花辊(1)和两个所述限位辊(4)限制位置。

4.根据权利要求1所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，所述工作辊(2)采用表面镜面处理的硬质材料。

5.根据权利要求2所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，还包括机架(5)、动力输入装置(6)与支撑轧辊轴承座(7)，所述支撑轧辊轴承座(7)、所述压花辊(1)、所述工作辊(2)、所述支撑辊(3)与所述限位辊(4)均设置于所述机架(5)上，所述支撑辊(3)转动安装于所述支撑轧辊轴承座(7)上，所述动力输入装置(6)设置于所述支撑辊(3)的一端并用于驱动所述支撑辊(3)。

6.根据权利要求5所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，所述动力输入装置(6)包括驱动电机(61)、双输出减速机(62)与动力输出联轴器(63)，所述驱动电机(61)的输出端传动连接有双输出减速机(62)，所述双输出减速机(62)的输出端传动连接有两个所述动力输出联轴器(63)，两个所述动力输出联轴器(63)分别与所述支撑辊(3)传动连接。

7.根据权利要求2所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，每个所述限位辊(4)上远离所述工作辊(2)的一侧均设置有楔形调节块(73)。

8.根据权利要求5所述的卧式九辊钢带轧齿机，其特征在于，所述支撑辊(3)与所述机架(5)之间设置有楔形下压块(8)。

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